瑞士Baumer寶盟增量式編碼器原理分析
Baumer寶盟電氣有限公司是具有50年歷史的工業(yè)自動化傳感器產(chǎn)品的生產(chǎn)者，在美國，瑞典，德國，法國，意大利，英國和加拿大都擁有自己的生產(chǎn)工廠，產(chǎn)品覆蓋110 多個國家作為在精密傳感器技術(shù)，Baumer一直致力于工業(yè)自動化與過程控制產(chǎn)品的研制，在產(chǎn)品的精度可靠性穩(wěn)定性多樣性以及有效需求上不斷滿足客戶要求，保證為客戶提供產(chǎn)品和完善的售后服務(wù)以及產(chǎn)品的升級服務(wù)。Baumer寶盟集團是的工廠自動化和過程自動化生產(chǎn)廠家之一。目前Baumer寶盟集團的足跡已遍布18個國家并擁有36家分公司，近2500名員工。Baumer寶盟集團的產(chǎn)品業(yè)務(wù)主要涉及傳感器、運動控制、視覺技術(shù)、過程儀表和粘膠系統(tǒng)這五大塊，其豐富的產(chǎn)品線覆蓋在各個行業(yè)并使客戶受益于Baumer寶盟所提供的完整咨詢和可靠服務(wù)的平臺。
Baumer寶盟增量式編碼器每當(dāng)信號轉(zhuǎn)子隨發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)動一圈，傳感線圈就會向電子控制單元(ECU)輸入58個脈沖信號。因此，ECU每接收到曲軸位置傳感器58個信號，就可知道發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)了一圈。如果在1min內(nèi)ECU接收到曲軸位置傳感器116000個信號，ECU便可計算出曲軸轉(zhuǎn)速n為2000(n=116000/58=2000)r/rain；如果ECU每分鐘接收到曲軸位置傳感器290000個信號，ECU便可計算出曲軸轉(zhuǎn)速為5000(n=290000/58=5000)r/min。依此類推，ECU根據(jù)每分鐘接收曲軸位置傳感器脈沖信號的數(shù)量，便能計算出發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和負(fù)荷信號是電子控制系統(tǒng)zui重要、zui基本的控制信號，ECU根據(jù)這兩個信號就能計算出基本噴油提前角(時間)、基本點火提前角(時間)和點火導(dǎo)通角(點火線圈一次電流接通時間)三個基本控制參數(shù)。
1.Ne信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點：Ne信號發(fā)生器安裝在G信號發(fā)生器的下面，主要由No．2信號轉(zhuǎn)子、Ne傳感線圈和磁頭組成，如圖2-26a所示。信號轉(zhuǎn)子固定在傳感器軸上，傳感器軸由配氣凸輪軸驅(qū)動，軸的上端套裝分火頭，轉(zhuǎn)子外制有24個凸齒。傳感線圈及磁頭固定在傳感器殼體內(nèi)，磁頭固定在傳感線圈中。
2.轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號的產(chǎn)生原理與控制過程：當(dāng)發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)時，配氣凸輪軸便驅(qū)動傳感器信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙交替發(fā)生變化，傳感線圈的磁通隨之交替發(fā)生變化，由磁感應(yīng)式傳感器工作原理可知，在傳感線圈中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢，信號電壓的波形如圖2-26b所示。因為信號轉(zhuǎn)子有24個凸齒，所以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，傳感線圈就會產(chǎn)生24個交變信號。傳感器軸每轉(zhuǎn)一圈(360。)相當(dāng)于發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈(720。)，所以一個交變信號(即一個信號周期)相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)30。(720?！?4=30。)，相當(dāng)于分火頭旋轉(zhuǎn)15。(30?！?=15。)。ECU每接收Ne信號發(fā)生器24個信號，即可知道曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈、分火頭旋轉(zhuǎn)了一圈。ECU內(nèi)部程序根據(jù)每個Ne信號周期所占時間，即可計算確定發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速和分火頭轉(zhuǎn)速。為了控制點火提前角和噴油提前角，還需將每個信號周期所占的曲軸轉(zhuǎn)角(30。角)分得更小。微機完成這一工作十分方便，由分頻器將每個Ne信號(曲軸轉(zhuǎn)角30。)等分成30個脈沖信號，每個脈沖信號就相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角1。(30?！?0=1。)。如將每個Ne信號等分成60個脈沖信號，則每個脈沖信號相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角0．5。(30?！?0=0．5。)。具體設(shè)定由轉(zhuǎn)角精度要求和程序設(shè)計確定。
3.G信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點：G信號發(fā)生器用來檢測活塞上止點位置與判別是哪一個氣缸即將到達上止點位置等基準(zhǔn)信號。故G信號發(fā)生器又稱為氣缸識別與上止點信號發(fā)生器或基準(zhǔn)信號發(fā)生器。G信號發(fā)生器由信號轉(zhuǎn)子、傳感線圈G1、G2和磁頭等組成。信號轉(zhuǎn)子帶有兩個凸緣，固定在傳感器軸上。傳感線圈G1、G2相隔180。安裝，G1線圈產(chǎn)生的信號對應(yīng)于發(fā)動機第六缸壓縮上止點*。、G2線圈產(chǎn)生的信號對應(yīng)于發(fā)動機*缸壓縮上止點前l(fā)O。
4.Baumer寶盟增量式編碼器與上止點信號的產(chǎn)生原理與控制過程：G信號發(fā)生器的工作原理與Ne信號發(fā)生器產(chǎn)生信號的原理相同。當(dāng)發(fā)動機凸輪軸驅(qū)動傳感器軸旋轉(zhuǎn)時，G信號轉(zhuǎn)子(信號轉(zhuǎn)子)的凸緣便交替經(jīng)過傳感線圈的磁頭，轉(zhuǎn)子凸緣與磁頭之間的氣隙交替發(fā)生變化，在傳感線圈Gl、G2中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢信號。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分接近傳感線圈G1的磁頭時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G1中產(chǎn)生正向脈沖信號，稱為G1信號；當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分接近傳感線圈G2時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G2中也產(chǎn)生正向脈沖信號，稱為G2信號。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分經(jīng)過G1、G2的磁頭時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙不變、磁通量不變、磁通變化率為零，因此傳感線圈G1、G2中的感應(yīng)電動勢均為零。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分離開G1、G2的磁頭時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙增大、磁通量減小、磁通變化率為負(fù)，因此傳感線圈G1、G2中將感應(yīng)產(chǎn)生負(fù)向交變電動勢信號。傳感器每轉(zhuǎn)一圈(360。)相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720。)，因為傳感線圈G1、G2相隔180。安裝，所以G1、G2中各產(chǎn)生一個正向脈沖信號。其中G1信號對應(yīng)于發(fā)動機第六缸，用來檢測第六缸上止點的位置；G2信號對應(yīng)于*缸，用來檢測*缸上止點的位置。電子控制單元檢測的對應(yīng)位置實際上是G轉(zhuǎn)子凸緣的前端接近并與傳感線圈G1、G2的磁頭對齊時刻(此時磁通量zui大、信號電壓為零)的位置，該位置對應(yīng)于活塞壓縮上止點*。(BT-DCl0。)位置。
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